Universidad Privada De Tacna: Escuela De Postgrado Programa De Maestría En Geotecnia

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA ESCUELA DE POSTGRADO PROGRAMA DE MAESTRÍA EN GEOTECNIA

DISEÑO DE PRESAS DE TIERRA Y ENROCADO TRABAJOFINAL “ANALISIS NUMERICO DE UNA PRESA DE TIERRA DE UNA ALTURA DE 90 MTS” Presentado por: Ingº LEONEL PALOMINO Ingº LUIS ALVARES Ingº LUIS CORNEJO Ing. Mario Málaga Espejo

Docente: MSc. Ing. Roberth Aguilar

TACNA – PERU Septiembre - 2008

DISEÑO GEOMETRICO DE LA SECCIÓN DE LA PRESA CON TODAS LAS DIMENSIONES I.- INTRODUCCIÓN Las presas de materiales sueltos son terraplenes artificiales construidos para permitir la contención de las aguas, su almacenamiento o su regulación. Este tipo de presa fue la más utilizada en la antigüedad. En los siglos XIX y XX han tenido uso bastante difundido debido al rápido desarrollo de la técnica para trabajos con tierra y roca, y por la gran variedad de esquemas constructivos que permite utilizar prácticamente cualquier suelo que se encuentre en la zona, desde materiales de grano fino hasta suelos rocosos previamente fracturados. Además de esto, las presas de materiales sueltos tienen menos exigencias a la deformabilidad de la fundación que cualquier otro tipo de presa. Cualquier tipo de presa debe ofrecer condiciones de seguridad durante la construcción y en el transcurso de su operación. Para ello, es importante que exista una buena coordinación entre el diseño y la construcción para asegurar que se hagan las correcciones necesarias de manera que las obras se ajusten lo mejor posible a las condiciones reales de campo. II CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS MATERIAL SUELTO 1.- De acuerdo a los materiales utilizados a.- Presas de tierra, en las cuales el volumen principal del cuerpo de la presa se hace con suelos arcillosos, arenosos, o areno-gravillosos de grano fino. b.- Presas de roca-tierra, en las cuales el volumen principal del cuerpo de la presa se hace de suelos de grano grueso y los elementos antifiltrantes de suelos de grano fino. c.- Presas de enrocados, en las cuales el cuerpo principal de la presa se hace de materiales con grano grueso y los elementos antifiltrantes de materiales aglutinados (pantallas antifiltrantes). 2.- Según el esquema constructivo de la presa a.- Presas homogéneas, con un solo material en contacto con el filtro. b.- Presas heterogéneas, en las que el cuerpo se compone de dos o más clases de suelos. Las presa heterogéneas a su vez se dividen según la colocación del elemento antifiltrante, así: • Presas con núcleo vertical • Presas con núcleo inclinado • Presas con pantalla impermeable aguas arriba 3.- Según el método de ejecución de los trabajos a.- Terraplenado b.- Relleno hidráulico c.- Material arrojado 4.- Según la condición de paso de los caudales de construcción y operación

a.- Presas sordas: Son aquellas en que el caudal de filtración a través del cuerpo de la presa es mínimo en comparación con los caudales que son evacuados durante la construcción y la operación. b.- Presas filtrantes: Este tipo de presa puede hacerse de piedra (gaviones) sin elementos especiales antifiltrantes, permitiendo el paso de caudales apreciables a través de su cuerpo. c.- Presas auto-vertedoras: Son aquellas que tienen cresta y taludes dispuestos con estructuras de descarga de agua a flujo libre para permitir el paso de caudales de construcción o de operación. III. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE PRESAS DE MATERIAL SUELTO 1. No se debe permitir por lo general el rebosamiento por encima de la presa por lo que las estructuras de descarga deben proyectarse para evacuar los caudales de diseño. 2. Los taludes de la presa deben ser estables de manera que soporten todos los esfuerzos a que estarán sometidos durante la construcción y operación. 3. Se deben emplear materiales y protecciones apropiadas para que la filtración a través del cuerpo de la presa, la fundación y los estribos sea tan pequeña como posible, y menor o igual a la permisible. 4. Uno de los factores que contribuyen a la escogencia de uno y otro tipo de presa es la disponibilidad de materiales apropiados y en cantidad suficiente para el terraplén, y localizados dentro de una distancia razonable para la economía de la obra. 5. Los taludes y la corona de la presa deben estar convenientemente protegidos contra erosión por las olas, lluvia o viento y contra el agrietamiento. 6. Duración de la construcción. DISEÑO GEOMÉTRICO DE UNA PRESA DE MATERIAL SUELTO HETEROGENEO CON NUCLEO VERTICAL Datos Iniciales para el Diseño - Altura de la presa

: H = 90 m

- Distancia de la cortina de agua - Velocidad de viento

: F = 4.02 Km : V = 120.7 Km/h

- Compresibilidad de la masa de cuerpo

: K = 1.5 x 10-4

Parámetros del cuerpo de la presa que se asumen con fines de cálculo por método numérico: Espaldon: - Peso específico

: γ = 2.65

- Angulo de fricción interna

: φ = 40 °

- Cohesión

: 1.2

Núcleo: -

Peso específico

: γ = 2.70

-

Angulo de fricción interna

: φ = 25 °

-

Cohesión

: C = 1.8

ANALISIS CON SEEP

Funciones de Conductividad:

Resultados:

PRESION TOTAL

PRESION

VELOCIDAD DE INFILTRACION

GRADIENTE

CONDUCTIVIDAD SIGMA

DISEÑO EN SIGMA

DESPLAZAMIENTOS

ESFUERZOS MAXIMO TOTAL

ESFUERZO MAXIMO DE CORTE

SLOPE

FS ESTATICO

FS PSEUDO ESTATICO

DISEÑO EN QUAKE

DATOS INICIALES RESULTADOS:

DESPLAZAMIENTOS EN X

ESFUERZOS TOTALES

ESFUERZOS DE CORTE

ACELERACIONES